Speciale gassen voor halfgeleiders
De halfgeleiderindustrie, die de kern vormt van de moderne technologische ontwikkeling, maakt bij haar productieproces gebruik van talrijke zeer nauwkeurige en zeer zuivere gassen. Speciale gassen voor halfgeleiders verwijzen naar gassen die een sleutelrol spelen bij de productie van halfgeleidermateriaal, chipproductie, dunnefilmafzetting, etsen en andere processen. Deze gassen moeten voldoen aan strenge eisen op het gebied van zuiverheid, stabiliteit en nauwkeurige controle over de reactieprocessen. Dit artikel introduceert een aantal veel voorkomende speciale gassen die in halfgeleiders worden gebruikt en bespreekt hun rol in het productieproces van halfgeleiders.
- Waterstof (H₂)
Waterstof wordt veel gebruikt bij de productie van halfgeleiders, vooral bij chemische dampafzetting (CVD) en reductiereacties. Bij CVD wordt waterstof vaak gemengd met andere gassen om dunne films te laten groeien, zoals siliciumfilms. Waterstof fungeert ook als reductiemiddel bij metaalafzetting en oxideverwijderingsprocessen. Bovendien wordt waterstof gebruikt bij het reinigen en behandelen van halfgeleiderwafels om oppervlakteverontreinigingen effectief te verwijderen en de kwaliteit van de chips te verbeteren.
- Stikstof (N₂)
Stikstof, een inert gas, wordt voornamelijk gebruikt om een zuurstofvrije omgeving te creëren bij de productie van halfgeleiders. Het wordt vaak gebruikt bij het reinigen van apparatuur, koelprocessen en als verdunningsmiddel in reactieatmosferen. Bij opdamp- en etsprocessen wordt stikstof vaak gemengd met andere gassen om de reactieomstandigheden te stabiliseren en de reactiesnelheid te beheersen. Stikstof wordt ook gebruikt om oxidatie te onderdrukken, waardoor gevoelige materialen worden beschermd tegen oxidatieschade.
- Zuurstof (O₂)
Zuurstof speelt een cruciale rol in de halfgeleiderindustrie, vooral bij oxidatieprocessen. Bij de vorming van een siliciumdioxidelaag op het oppervlak van siliciumwafels is zuurstof essentieel. Door zuurstof te introduceren, vormt zich een uniforme oxidelaag op het siliciumoppervlak, wat essentieel is voor de elektrische prestaties en de stabiliteit van het apparaat. Zuurstof wordt ook gebruikt bij reinigings- en etsprocessen, waarbij het reageert met andere chemische gassen om oxiden te vormen of bepaalde metaalfilms te verwijderen.
- Koolstoftetrafluoride (CF₄)
Koolstoftetrafluoride wordt veel gebruikt bij etsprocessen. Bij het etsen van halfgeleiders wordt CF₄ gemengd met andere gassen om dunne films van silicium, siliciumnitride, metaal en andere materialen effectief te verwijderen. Wanneer CF₄ wordt gecombineerd met fluor, vormt het fluoriden, die een sterke reactiviteit hebben en het doelmateriaal efficiënt kunnen etsen. Dit gas is cruciaal voor het zeer nauwkeurig etsen van patronen bij de productie van geïntegreerde schakelingen.
- Waterstofchloride (HCl)
Waterstofchloridegas wordt voornamelijk gebruikt als etsgas, vooral bij het etsen van metalen materialen. Het reageert met metaalfilms en vormt chloriden, waardoor de metaallagen kunnen worden verwijderd. Dit proces wordt veel gebruikt bij het vormen van patronen in dunne metaalfilms, waardoor de precisie van de chipstructuren wordt gewaarborgd.
- Stikstoftrifluoride (NF₃)
Stikstoftrifluoride wordt voornamelijk gebruikt om afzettingsresiduen in plasma-etsapparatuur te reinigen. Bij plasma-etsprocessen reageert NF3 met afgezette materialen (zoals siliciumfluoriden) om gemakkelijk verwijderbare fluoriden te vormen. Dit gas is zeer efficiënt in het reinigingsproces, helpt de reinheid van de etsapparatuur te behouden en verbetert de nauwkeurigheid en efficiëntie van productieprocessen.
- Silaan (SiH₄)
Silaan is een veelgebruikt gas bij chemische dampdepositie (CVD), vooral voor het afzetten van dunne siliciumfilms. Silaan ontleedt bij hoge temperaturen en vormt siliciumfilms op het substraatoppervlak, wat cruciaal is bij de productie van halfgeleiders. Door de silaanstroom en de reactieomstandigheden aan te passen, kunnen de afzettingssnelheid en filmkwaliteit nauwkeurig worden gecontroleerd.
- Boortrifluoride (BF₃)
Boortrifluoride is een belangrijk doteringsgas, dat doorgaans wordt gebruikt bij het boordoteringsproces bij de productie van halfgeleiders. Het wordt gebruikt om de elektrische eigenschappen van het kristal aan te passen door te reageren met het siliciumsubstraat om de gewenste doteringslaag te vormen. Het boordoteringsproces is essentieel voor het maken van halfgeleidermaterialen van het P-type, en BF₃-gas speelt een cruciale rol in dit proces.
- Zwavelhexafluoride (SF₆)
Zwavelhexafluoride wordt voornamelijk gebruikt bij het etsen van halfgeleiders, vooral bij etsen met hoge precisie. Vanwege de hoge elektrische isolatie-eigenschappen en chemische stabiliteit kan SF₆ worden gecombineerd met andere gassen om materiaalfilms nauwkeurig te verwijderen en nauwkeurige patronen te garanderen. Het wordt ook veel gebruikt bij ionenetsen, waarbij ongewenste metaalfilms efficiënt worden verwijderd.
Conclusie
Speciale gassen voor halfgeleiders spelen een onvervangbare rol bij de productie van geïntegreerde schakelingen. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, neemt de vraag naar hogere zuiverheid en prestaties van deze gassen toe, wat leveranciers ertoe aanzet de kwaliteit en soorten gassen voortdurend te optimaliseren. In de toekomst zal de halfgeleiderindustrie afhankelijk blijven van deze speciale gassen ter ondersteuning van de productie van chips van de volgende generatie en technologische innovaties. Daarom zal het begrijpen en toepassen van speciale halfgeleidergassen van cruciaal belang zijn voor het aandrijven van de voortdurende ontwikkeling van de halfgeleiderindustrie.
